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工学毕业论文：大聚丙烯装置蒸汽凝结水的现状及改造建议
关键词：聚丙烯 蒸汽凝结水 改造建议
摘要：为了更好地利用好蒸汽凝结水，避免造成一定程度的浪费，达到节能减排的目的，论文分析了大聚丙烯装置蒸汽凝结水的现状，提出蒸汽凝结水改造的建议。
前言
化工厂大聚丙烯装置生产使用蒸汽由总厂动力厂供给，1.0MPa中压蒸汽经减压至0.4MPa@150℃的低压蒸汽。蒸汽连续加热设备有8台，连续加热夹套有三处，伴热蒸汽管线（含仪表伴热）127条，蒸汽消耗量为2.6～3.5t/h。
本装置的蒸汽凝结水采用了开式加压回收方式。蒸汽输送管线和蒸汽加热设备在凝结水出口安装疏水阀排水阻汽，是最简单最有效的节能方式。由于工作原理和各厂家制造工艺的不同，使疏水阀的质量参差不齐，使用寿命长短不一，加上维护检修不及时，疏水阀的排水阻汽功能得不到有效发挥，使蒸汽出现一定的损耗，并伴随一定程度的水击；同时，蒸汽凝结水没有很好的利用，造成一定程度的浪费。我们结合本装置的实际情况，以及Armstrong公司生产的疏水阀的工作原理及性能的了解，提出大聚蒸汽凝结水的改造建议。
1、装置蒸汽凝结水改造前的状况
本装置的蒸汽凝结水采用了开式加压回收方式,实际情况是:P603至PK501、P603至FIC501、FIC502、P603至大环夹套、P603至挤压D806这些由于各种工艺原因没有使用,只有用作给界区蒸汽降温和自身循环。
本装置高压丙烯回收塔T301底部再沸器E303所用热能在开工初期是直接用蒸汽加热汽蒸罐D501洗涤塔T501的循环水,然后通过T501循环泵P501输送至E303,这股蒸汽是由控制阀FIC504控制的,流量为200Kg/h,时间为6小时。生产正常后FIC504关闭,由FIC501、FIC502两股蒸汽冷凝液提供热量，而这两股蒸汽会夹带大量聚丙烯粉末到T501循环水系统,造成E303结垢,从而影响高压丙烯的洗涤效果。
CO汽提塔T701塔底再沸器E702直接用蒸汽加热,凝结水出口没有安装蒸汽疏水阀,直接用调节阀FIC711控制。这股蒸汽流量大约为350Kg/h。调节阀都有一定的泄漏量,而且没有汽水分离功能,从而导致蒸汽进入凝结水系统,产生较大水击。水击会严重损坏管道弯头,阀门等管道附件。我装置蒸汽凝结水线多次穿孔,补焊过5次。
2、蒸汽凝结水节能创效的改造方案
2.1更换疏水阀
根据本装置的实际情况和Armstrong公司生产的疏水阀的性能，我们同意对原有疏水阀进行更换，使用Armstrong公司生产的疏水阀。
2.2改造方案
经过几年的摸索和实践,我们对蒸汽凝结水的改造形成了以下方案：加压泵P603更换成大流量的水泵,在P603出口新增出口管线两条,一条提供高压丙烯回收塔T301底部再沸器E303所需热能,另一条提供CO汽提塔T701塔底再沸器E702所需热能，这两股流量通过控制阀控制，控制阀可利旧。回流线上通入一股蒸汽,用于开工初期,保证开工时E303的热量需要。这股蒸汽用控制阀控制,控制阀可以利旧,即使用FIC504,正常生产时该阀关闭。
2.3能量核算
2.3.1T301底部再沸器E303能量核算
改造前，T301底部再沸器E303由T501提供的热水流量为12t/h,入口温度为74℃,出口温度为54℃，水的比热C为1.0KJ/Kg℃。
即E303所需热量Q1＝热水流量×水的比热×温差＝2.4×105（KJ）
而P603的出口温度为100℃，即改造后进E303的入口温度为100℃,此时的焓值是419KJ/Kg；出口温度为80，此时的焓值为334.91KJ/Kg,根据热量衡算，P603只需提供的热水流量L1为：即Q1＝Q2
Q2＝热水流量(L1)×焓值之差
L1＝Q2/焓值之差＝Q1/焓值之差 ＝2.5×105/（419-334.9）＝2.976（吨）
换热器的换热效率以50％计算，则需热水流量为5.956吨。
即P603只需提供流量为6t/h的热水即可满足E303的换热要求，这在实际上是完全可以满足的。
2.3.2T701底部再沸器E702能量核算
改造前E702所需热量Q:
Q1＝蒸汽流量×焓值之差×50％ ＝430×（2736-504）×50％＝479880（KJ/Kg）
改造后，P603的出口温度为100℃，即改造后进E702的入口温度为100℃,此时的焓值是419KJ/Kg；出口温度为80，此时的焓值为334.91KJ/Kg,根据热量衡算，P603只需提供的热水流量L2为：
即Q1＝Q2 Q2＝热水流量(L2)×焓值之差
L2＝Q2/焓值之差＝Q1/焓值之差＝479880/（419-334.9） ＝5.712（吨）
换热器的换热效率以50％计算，则需热水流量为11.5吨，这在本装置是完全可以满足条件的。
综上所述，改造后P603只需提供17.5t/h@100℃的热水即可满足再沸器E303、E702的换热要求，本装置完全可以满足这个条件。
2.4投资费用
2.4.1更换蒸汽疏水阀费用
表1：更换蒸汽疏水阀费用
序号
设备及材料
型号及规格
数量(台)
单价(元)
总额(元)
1
倒置桶式疏水阀
IB814 DN32法兰
1
5214
5214
2
倒置桶式疏水阀
IB883 DN32法兰
2
3758
7516
3
倒置桶式疏水阀
IB882 DN20法兰
17
2371
40307
4
倒置桶式疏水阀
IB881 DN15法兰
3
1078
3034
5
倒置桶式疏水阀
2011 DN15(带万向接头)承插焊
124
2832
351168
合计
147
407439
说明:以上费用根据Armstrong公司提供的疏水阀单价计算
2.4.2蒸汽凝结水改造费用
表2：蒸汽凝结水改造费用
序号
设备及材料
型号及规格
数量
单价(元)
总额(元)
1
热水泵P603
2台
85000
170000
2
控制阀
3 个
5000
15000
3
无缝钢管
100米
100
10000
4
其它
30000
合计
225000
2.5改造效果分析
2.5.1工艺设备
E303在改造前所用热水是T501提供的,而T501的水含有酸性,并夹带大量聚丙烯粉末,导致E303的换热效果变差,从而引发各种故障,影响装置的平稳运行.改造后,P603提供的热水既没有酸性,又不含细粉,能充分保证E303的换热效果, 使整个装置在良好状态下运行。
E702改用蒸汽凝结水后,管线不会再产生水击现象,延长弯头等管道附件的寿命。蒸汽凝结水管线穿孔现象减少,降低了维修费用。
2.5.2经济效益分析
根据Armstrong公司提供的数据,疏水系统经过节能改造后,节汽率在5%-25%,计算经济效益时按8%计算.
表3：经济核算指标
项目
单位
指标
蒸汽内部核算价
元/吨
110
年平均蒸汽消耗
吨/小时
3.2
E702节约蒸汽
吨/小时
0.35
年运行时间
小时
8400
2.5.3节约蒸汽年经济效益F
F1=蒸汽成本*节气率*蒸汽消耗量*年运行时间 =110×8%×3.2×8400 =23.6544(万元)
F2=蒸汽成本*节约蒸汽*年运行时间=110×0.35×8400 =32.34(万元)
F=F1+F2=23.6544+32.34 =55.9944(万元)
2.6投资回收期T
投资总额Y为:Y=40.7439+22.5=63.2439(万元)
T=投资总额÷年节能效益×12 =63.2439÷55.994×12=13.55(月)
3、结论
通过对装置蒸汽凝结水系统的改造可以使装置蒸汽凝结水充分利用，达到了节能降耗的目的。
参考文献
[1]《化学工程计算》 北京师范大学出版社
[2] 苏俊等，《十万吨/年聚丙丙烯装置操作规程》 中国石油化工有限公司荆门分公司发布 2007
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